Функции на устройството
Затворена охладителна система под налягане. В пробката на разширителния съд има предпазен клапан. Системата за охлаждане на двигателя включва радиатор за отопление на купето, който се намира под арматурното табло.
Обем за пълнене на охладителната система на двигателя:
- K4M и K7M (оборудване с климатик) - 5,45 л;
- K4M и K7M (оборудване без климатик) - 4,5 литра.
Температурата, при която вентилът на термостата започва да се отваря е 89°C.
Температура на пълно отваряне на термостатния вентил - 99±2°С.
Стойността на калибриране на вентила в пробката на разширителния съд е 1,4 бара.
Двигател 1.6 (16V)
Двигател 1.6 (8v)
Фигура 13-1 - Схема на системата за охлаждане на двигателя: 1 - двигател; 2 - водна помпа; 3 - термостат; 4 - фитинг за отстраняване на въздуха; 5 - радиатор на нагревателя; 6 - радиатор на охладителната система на двигателя; 7 - разширителен резервоар
Целта и принципът на работа на охладителната система
Ефективността на охладителната система зависи от нейния дизайн и условията на работа. Конструкцията на охладителната система се определя от мощността на двигателя, размера на охладителния радиатор, вида на използваната охлаждаща течност и мощността на водната помпа (циркулационната помпа на охлаждащата течност), вида на вентилатора, термостата и налягането в системата. За съжаление, охладителната система обикновено се пренебрегва, докато не възникнат проблеми. Правилната рутинна поддръжка може да предотврати появата на тези проблеми.
Охладителната система трябва да позволява на двигателя да загрее възможно най-бързо до необходимата работна температура и след това да поддържа тази температура. Той трябва да работи ефективно при температурен диапазон на околната среда от -30°F (-35°C) до 110°F (45°C).
Максималната температура на горене в двигателя периодично се покачва до нива, вариращи от 4000°F до 6000°F (2200°C до 3000°C). Средната температура в горивната камера е в диапазона от 1200°F до 1700°F (от 650°C до 925°C). Продължителното нагряване до такива високи температури би причинило намаляване на якостта на частите на двигателя, така че е необходимо да се отведе топлината от двигателя. Охладителната система поддържа температурата на стените на горивната камера в температурния диапазон, който осигурява максимална ефективност на двигателя (фиг. 7.1).
Ориз. 7.1. Типична температура на изгаряне на сместа и типична температура на отработените газове в изпускателния отвор
Проблеми, възникващи в двигателя при ниски работни температури
За да работи нормално двигателят, работната му температура трябва да е над определено минимално допустимо ниво. Ако работната температура е твърде ниска, тогава няма достатъчно топлина за нормалното изпаряване на горивото, необходимо за получаване на желания състав на сместа гориво-въздух. В резултат на това е необходимо да се увеличи разходът на гориво, за да се създаде концентрация на неговите пари, която осигурява запалимостта на работната смес. По-тежките, по-малко летливи компоненти на бензина не се изпаряват и остават като неизгорели течни горива. В допълнение към това, част от работната смес, в контакт със студените стени на двигателя, се охлажда, което води до непълно изгаряне на горивото и образуване на сажди.
Изгарянето на бензин е бурен окислителен процес, който представлява химическа реакция на комбинацията от въглеводородни горива с кислорода, съдържащ се във въздуха. Тази реакция протича с отделяне на топлина. При изгаряне на пет литра гориво се получава един литър вода под формата на пари. Част от тази влага кондензира и навлиза в масления съд заедно с неизгоряло гориво и сажди, което води до отлагания на утайки. Кондензираната влага реагира с неизгорели въглеводороди и добавки, което води до образуването на киселини: въглеродна, сярна, азотна, бромоводородна и солна. Тези киселини са отговорни за износването на двигателя, причинено от вътрешна корозия и ръждясване. Когато температурата на охлаждащата течност падне под 130°F (55°C), веднага се появява ръжда. Под 110°F (45°C) вода, образувани при изгарянето на гориво се натрупват в маслото. Температури на охлаждащата течност под 165°F (65°C) причиняват бързо износване на стените на цилиндъра.
За смекчаване на негативните процеси в двигателя, свързани с ниските температури и за улесняване на стартирането на двигателя при студено време, повечето производители предлагат нагреватели на цилиндровия блок като допълнително оборудване на двигателя. Тези нагреватели са свързани към конвенционална електрическа мрежа (AC 110 V) и нагревателният елемент загрява охлаждащата течност (фиг. 7.2).
Ориз. 7.2. За да отстраните нагревателния елемент, е необходимо да развиете винта, с който е закрепен в технологичния отвор в стената на цилиндровия блок (а). Нагревателният елемент се отстранява от цилиндровия блок. Охлаждащата течност, загрята от нагревателния елемент, потопен в нея, се разширява и, издигайки се, измества студената охлаждаща течност. Благодарение на конвективния пренос на топлина охлаждащата течност се нагрява в целия двигател (b)
Проблеми, възникващи в двигателя при високи работни температури
За да предпазите двигателя от прегряване, неговата работна температура не трябва да надвишава максимално допустимата температура. Високите температури причиняват окисляване на маслото. Под тяхното действие се извършва дисоциацията на маслото с образуването на кокс и изсушаващо масло. При продължително прегряване коксът се отлага върху буталните пръстени, запушвайки ги. Отлаганията от лак причиняват блокиране на буталата на повдигача на хидравличния клапан. Високотемпературното нагряване неизбежно води до намаляване на вискозитета на маслото и намаляване на дебелината на смазочния слой. Ако смазочният слой стане твърде тънък, възниква сух контакт между повърхностите на движещите се части. В същото време коефициентът на триене се увеличава, което води до намаляване на мощността на двигателя и ускорено износване на неговите компоненти.
Прегряването на двигателя е скъпо
Повредата на охладителната система е основната причина за повреда на двигателя. Автомонтьорите често са измъчвани от кошмари - те сънуват как в сервиз току-що ремонтиран двигател се поставя в кола, чийто радиатор е запушен. След преграда или ремонт на двигателя по правило се прави задължителна смяна на водната помпа и всички маркучи. Всеки ремонт или подмяна на двигателя също трябва да проверява радиатора за течове и запушвания. Прегряването е най-честата причина за повреда на двигателя.
Дизайн на охладителната система
Охлаждащата течност протича през двигателя, абсорбирайки генерираната в него топлина. След това се влива в радиатор, който разсейва топлината в околната среда. Охлаждащата течност циркулира непрекъснато през охладителната система, както е показано на фиг. 7.3 и 7.4. Докато охлаждащата течност преминава през двигателя, тя се загрява до 15°F (8°C). Преминавайки след това през радиатора, той се охлажда. Скоростта на изпомпване на охлаждащата течност може да достигне 4 литра в минута на една конска сила мощност, генерирана от двигателя.
Ориз. 7.3. Схема на потока на охлаждащата течност през двигателя
Ориз. 7.4. Снимката на този цилиндров блок, от който е изрязана плочата, показва каналите на охладителната система около цилиндрите. Обърнете внимание на факта, че охлаждащата течност измива цилиндрите от всички страни и преминава и в пролуките между тях
Температура на двигателя и емисии на отработени газове
В много области има контрол на токсичността на отработените газове от превозните средства. Емисиите на въглеводород (HC) са просто неизгоряло гориво. За да намалите неизгорелите въглеводородни емисии и да преминете тестовете за емисии, уверете се, че двигателят е загрял до нормална работна температура, преди да преминете тестовете. Производителите на превозни средства определят постигането на "нормална работна температура", както следва:
- 1. Горният маркуч на радиатора става горещ и под налягане.
- 2. Електрическият вентилатор(и) за охлаждане се включва и изключва два пъти.
Уверете се, че двигателят е загрял до нормална работна температура, преди да се подложите на тест за емисии. Най-добре е да карате колата 20 мили (32 км) - тогава катализаторът, маслото и охлаждащата течност със сигурност ще се загреят до нормална работна температура. Особено важно е да се погрижите за това в студено време. Повечето шофьори смятат, че за загряване на двигателя е достатъчно да го оставите да работи на празен ход, докато топъл въздух излезе от нагревателя на купето. Вътрешният нагревател извлича топлина от охлаждащата течност. Производителите на автомобили препоръчват да не позволявате на двигателя да работи на празен ход повече от 5 минути и за да загреете двигателя, оставете го да работи на празен ход за една до две минути, след което за по-нататъшно загряване е необходимо да карате колата бавно,
Горещата охлаждаща течност преминава през вентила на термостата в най-високата точка на двигателя в радиатора. Изходната тръба на охладителната система е свързана към горната входна тръба на радиатора чрез маркуч, който е фиксиран със скоби. Охлаждащата течност се охлажда в радиатора от потока въздух, който го издухва. При охлаждане потъва надолу по радиатора и през долната изходяща тръба навлиза във водната помпа, която осигурява принудителна циркулация на охлаждащата течност в двигателя.
Забележка
Някои по-нови конструкции на двигатели имат термостат, монтиран на входа на водната помпа. Когато охлаждащата течност влезе в термостата, той се затваря и остава затворен, докато температурата на охлаждащата течност достигне температурата на отваряне. По този начин, поставянето на термостат на входа на водната помпа намалява обхвата на температурните колебания в охлаждащата течност, намалявайки внезапните промени в температурата, които биха могли да причинят термични напрежения в двигателя, особено при двигатели с алуминиева цилиндрова глава и чугунен блок.
Ефективността на отвеждане на топлината от охладителната система се определя главно от ефективността на радиатора. Конструкциите на радиаторите са проектирани да осигурят максимална ефективност на топлообмен с минимални размери. Въздушният поток на радиатора се подобрява от охлаждащ вентилатор с ремъчно или електрическо задвижване.